JP2013155730A - Combustion turbine inlet anti-icing resistive heating system - Google Patents

Combustion turbine inlet anti-icing resistive heating system Download PDF

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アルストン・イルフォード・シピオ
Sanji Ekanayake
サンジ・エカナヤケ
Huong Van Vu
フォン・ヴァン・ヴー
Abbas Motakef
アッバス・モタケフ
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion turbine inlet anti-icing resistive heating system.SOLUTION: A resistive heating system for a combustion turbine susceptible to inlet air filter house component and compressor icing includes a plurality of heating panels (bundles) arranged in a substantially-planar array, adapted to be located on or adjacent to the turbine's inlet air filter house. Each heating panel is provided with one or more electrically-resistive heating elements; and a controller for selectively activating the resistive heating elements on each of the plurality of heating panels.

Description

本出願は、全体的に、燃焼タービンプラントに関し、より詳細には、燃焼タービン入口フィルタハウス用の氷結防止加熱システム装置に関する。   This application relates generally to combustion turbine plants, and more particularly to an anti-icing heating system apparatus for a combustion turbine inlet filter house.

燃焼タービンは通常、流入空気を加圧する圧縮機と、燃料と加圧空気を混合し、燃料／空気混合気を点火して高温ガス流を形成する燃焼器と、高温ガス流により駆動されるタービンセクションとを含む。   Combustion turbines typically include a compressor that pressurizes incoming air, a combustor that mixes fuel and pressurized air, ignites the fuel / air mixture to form a hot gas stream, and a turbine driven by the hot gas stream Including sections.

燃焼タービンは、様々な気候条件の下で発電機又はポンプ及び圧縮機を作動させる機械的駆動装置として世界的に利用されている。低周囲温度及び高湿度条件での作動により、タービン入口フィルタハウス部品上に着氷を生じることが多い。一般的に、空気濾過エレメント（バードスクリーン、湿分分離器、コアレッサフィルタ、及び濾過モジュール）上のこの着氷は、空気流を遮り、フィルタハウスにわたる入口空気圧力低下を増大させ、従って、燃焼タービン性能損失又はシャットダウンを引き起こすのに十分に過酷なものである。凍結付近又は未満の温度（水気のある雪、氷雨、その他）で液体又は固体として水が吸い込まれたときの降雨性氷結形態は、ほとんどの露出面に付着し、着氷を引き起こす。また、氷結形成は、飽和冷却空気がより低温のフィルタハウス表面と接触したときに生じる。入口着氷を管理する一般的な手法は、ウェザーフードに設置された湿分分離器及びコアレッサフィルタを除去し、蒸気又は高温水／グリコール混合気の何れかにより供給される高温空気又は過熱コイルを用いてエアフィルタモジュールの上流側の周囲空気を加熱することである。   Combustion turbines are used worldwide as mechanical drives to operate generators or pumps and compressors under various climatic conditions. Operation at low ambient temperatures and high humidity conditions often results in icing on the turbine inlet filter house components. In general, this icing on air filtration elements (bird screens, moisture separators, coalescer filters, and filtration modules) blocks air flow and increases inlet air pressure drop across the filter house, thus burning It is severe enough to cause turbine performance loss or shutdown. Rainfall icing forms when water is drawn in as a liquid or solid near or below freezing (watery snow, ice rain, etc.) adheres to most exposed surfaces and causes icing. Freezing also occurs when saturated cooling air contacts the cooler filter house surface. A common approach to managing inlet icing is to remove the moisture separator and coalescer filter installed in the weather hood, hot air or superheated coil supplied by either steam or hot water / glycol mixture Is used to heat the ambient air upstream of the air filter module.

一部の利用可能な方法は、氷結防止用に熱を提供するため既存のタービンの吸入抽気加熱（ＩＢＨ）システムを使用する。環境条件及びフィルタハウス設計パラメータに基づくと、これは不十分であることが多い。このような場合、独立した氷結防止システムがフィルタハウスに後付けされる場合がある。コイル式システムでは、加熱コイルが入口フィルタの前方に設計されて配置され、エアフィルタ、内部フィルタハウス壁、並びに入口ガイドベーン及び圧縮機第一段ブレードなどの下流側ガスタービン部品上への氷形成を促進させる周囲条件の間の加熱を提供する。コイル式システムでは、コイルに対して高温の水／グリコール混合気又は低圧（ＬＰ）蒸気の形態で加熱が供給される。   Some available methods use existing turbine inlet bleed heating (IBH) systems to provide heat for anti-icing. This is often insufficient based on environmental conditions and filter house design parameters. In such cases, an independent anti-icing system may be retrofitted to the filter house. In a coiled system, a heating coil is designed and placed in front of the inlet filter, forming ice on downstream gas turbine components such as air filters, internal filter house walls, and inlet guide vanes and compressor first stage blades. Provides heating during ambient conditions that promotes. In a coiled system, heating is supplied to the coil in the form of a hot water / glycol mixture or low pressure (LP) vapor.

これらの一般的に利用される解決策は、資本コストが高く、例えば、加熱コイルによって加えられる追加の空気流制限（圧力低下）に起因して運転経過年にわたって生産効率に悪影響を及ぼす。   These commonly utilized solutions are costly in capital and adversely affect production efficiency over the years of operation due to, for example, additional air flow restrictions (pressure drops) imposed by heating coils.

従って、特に低温の湿潤環境で作動しているときの燃焼タービンプラントのフィルタハウスにおけるバードスクリーン及び／又は湿分分離器及びエアフィルタ上への着氷を防ぐための比較的簡単であるが効果的で低コストのシステムに対する必要性が依然としてある。   Accordingly, it is relatively simple but effective to prevent icing on the bird screen and / or moisture separator and air filter in the filter house of the combustion turbine plant, especially when operating in a cold humid environment. There is still a need for low cost systems.

ある例示的で非限定的な実施形態では、本発明は、入口エアフィルタハウス部品及び圧縮機の氷結を生じ易い燃焼タービン用の抵抗加熱システムに関し、本システムは、実質的に平坦なアレイで配列され、タービン入口エアフィルタハウス上に又は隣接して位置付けるように適合された複数のヒータバンドルを含み、各ヒータバンドルが、１以上の電気抵抗加熱エレメントと、複数のヒータバンドルの各々上で抵抗加熱エレメントを選択的に作動させるコントローラとを備える。   In one exemplary, non-limiting embodiment, the present invention relates to a resistance heating system for a combustion turbine that is prone to icing of inlet air filter house components and compressors, the system being arranged in a substantially flat array. A plurality of heater bundles adapted to be positioned on or adjacent to the turbine inlet air filter house, each heater bundle being resistively heated on each of the one or more electrical resistance heating elements and the plurality of heater bundles And a controller for selectively operating the element.

別の例示的で非限定的な実施形態では、本発明は、空気入口及び空気出口を有する入り口フィルタハウスと、バードスクリーン及び／又は湿分分離器と、バードスクリーン及び／又は湿分分離器の下流側にあるエアフィルタとを備え、バードスクリーン及び／又は湿分分離器及びエアフィルタの１つが、その表面上にバードスクリーン及び／又は湿分分離器及びエアフィルタの１つの表面温度を上昇させるような形状及び構成にされた少なくとも１つの電気抵抗加熱エレメントを備えている、氷結防止加熱システムを組み込んだタービン入口フィルタハウスに関する。   In another exemplary non-limiting embodiment, the present invention provides an inlet filter house having an air inlet and an air outlet, a bird screen and / or a moisture separator, a bird screen and / or a moisture separator. An air filter on the downstream side, and one of the bird screen and / or moisture separator and air filter raises the surface temperature of one of the bird screen and / or moisture separator and air filter on its surface A turbine inlet filter house incorporating an anti-icing heating system comprising at least one electrical resistance heating element shaped and configured as such.

更に別の例示的で非限定的な態様において、本発明は、入口と出口を有し、入口又はその近傍に少なくとも１つのフィルタを支持する入口フィルタハウスと、入口フィルタハウスの上流側に位置するヒータバンドル上に支持された細長の電気抵抗加熱エレメントと、ヒータバンドル上に支持された少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つの温度センサによって求められたヒータバンドルの表面温度に応じて電気抵抗加熱エレメントを作動させる制御システムとを備える、氷結防止システムを組み込んだタービン入口フィルタハウスを提供する。   In yet another exemplary, non-limiting aspect, the present invention is located upstream of an inlet filter house having an inlet and an outlet and supporting at least one filter at or near the inlet. An elongated electrical resistance heating element supported on the heater bundle, at least one sensor supported on the heater bundle, and an electrical resistance heating element according to the surface temperature of the heater bundle determined by the at least one temperature sensor A turbine inlet filter house incorporating an anti-icing system with a control system to be actuated is provided.

しかしながら、本発明は、添付図面と共に以下の説明を参照することによって最もよく理解することができる。   However, the invention can best be understood by referring to the following description in conjunction with the accompanying drawings.

燃焼タービン入口フィルタハウスの部分概略図。The partial schematic diagram of a combustion turbine inlet filter house. 本発明による、入口フィルタ又はバードスクリーン及び／又は湿分分離器に適用される例示的で非限定的な氷結防止抵抗加熱システムの概略図。1 is a schematic diagram of an exemplary non-limiting anti-icing resistance heating system applied to an inlet filter or bird screen and / or moisture separator according to the present invention. 第２の例示的で非限定的な実施形態による、氷結防止抵抗加熱システムを組み込んだ燃焼タービン入口フィルタハウスの部分概略図。FIG. 4 is a partial schematic view of a combustion turbine inlet filter house incorporating an anti-icing resistance heating system, according to a second exemplary, non-limiting embodiment. 従来の吸入抽気加熱（ＩＢＨ）システムと組み合わせた、例示的で非限定的な実施形態による抵抗加熱システムを示す簡易概略図。1 is a simplified schematic diagram illustrating a resistance heating system according to an exemplary, non-limiting embodiment in combination with a conventional inhalation bleed heating (IBH) system. FIG.

図１は、空気入口１２、フィルタセクション１４、及び圧縮機（図示せず）につながる出口セクション１６を含む、典型的な高温燃焼タービンを簡易概略形式で示している。フィルタセクションは、以下で更に説明される垂直方向に向けられたスタックしたエアフィルタの１以上のアレイ（モジュール）を含むことができる。入口セクション１２は、垂直方向に配列されたウェザーフード２２を含むことができ、各々が、複数の水平方向に向けられたバードスクリーン及び／又は湿分分離器２４（本明細書では簡単に「スクリーン」と呼ばれることもある）を備え、これらはまた、以下で詳細に説明される。バードスクリーン及び／又は湿分分離器２４及び／又はエアフィルタ１８、２０により、濾過された空気だけがタービンの内部部品に到達するようにする。バードスクリーン及び／又は湿分分離器２４は、大気に露出され、特にタービンが低温及び高湿周囲条件で作動しているときに着氷に対して脆弱である。   FIG. 1 shows, in simplified schematic form, a typical high temperature combustion turbine that includes an air inlet 12, a filter section 14, and an outlet section 16 leading to a compressor (not shown). The filter section can include one or more arrays (modules) of vertically oriented stacked air filters that are further described below. The inlet section 12 can include weather hoods 22 arranged in a vertical direction, each of which is a plurality of horizontally oriented bird screens and / or moisture separators 24 (herein simply referred to as “screens”). These are also described in detail below. The bird screen and / or moisture separator 24 and / or air filters 18, 20 ensure that only filtered air reaches the internal components of the turbine. The bird screen and / or moisture separator 24 is exposed to the atmosphere and is vulnerable to icing, particularly when the turbine is operating at low temperature and high humidity ambient conditions.

図２は、図１に示すフィルタハウスと共に使用する抵抗加熱システムの例示的で非限定的な実施形態を示す。より具体的には、他の従来の単一のバードスクリーン及び／又は湿分分離器を基準として、抵抗加熱システムは、サブセクション又はゾーン２６、２８によって例示された複数の独立した加熱サブセクション又はゾーンを含めるように構成され、各バードスクリーン及び／又は湿分分離器又はエアフィルタに対し７以上のサブセクション又は加熱ゾーンの垂直方向に整列した２つの列が存在できることが分かる。他の構成も本発明の範囲内にあるが、異なる入口ハウス構成、寸法、その他はスクリーン及び／又はフィルタレイアウトの変形形態を必要とすることは理解されるであろう。各サブセクション又はゾーンは、スクリーン２４上に所定のパターンで配置された１以上の電気抵抗エレメント（熱トレーシングケーブル３０、３２）をそれぞれ含むことができる。同様の抵抗加熱エレメントは、フィルタハウスへの入口においてバードスクリーン及び／又は湿分分離器２４の各々上の指定加熱ゾーンに設けることができる点は理解されるであろう。また、ケーブルは、スクリーン濾過媒体（例えば、ワイヤロッド又はワイヤメッシュ、その他）に直接付加される点は理解されるであろう。   FIG. 2 shows an exemplary, non-limiting embodiment of a resistance heating system for use with the filter house shown in FIG. More specifically, with respect to other conventional single bird screens and / or moisture separators, the resistive heating system may include a plurality of independent heating subsections illustrated by subsections or zones 26, 28 or It can be seen that there can be two rows of vertically arranged seven or more subsections or heating zones, configured to include zones, for each bird screen and / or moisture separator or air filter. It will be appreciated that other configurations are within the scope of the present invention, but different inlet house configurations, dimensions, etc. may require variations of the screen and / or filter layout. Each subsection or zone may each include one or more electrical resistance elements (thermal tracing cables 30, 32) arranged in a predetermined pattern on the screen 24. It will be appreciated that similar resistive heating elements can be provided in designated heating zones on each of the bird screen and / or moisture separator 24 at the entrance to the filter house. It will also be appreciated that the cable is added directly to the screen filtration media (eg, wire rod or wire mesh, etc.).

各加熱ゾーン内の抵抗熱トレーシングケーブル３０、３２（又は、他の好適な抵抗加熱エレメント）は、冗長電源３４によって電力供給され、表面温度調節システムによって自動的に制御することができる。例示的で非限定的な実施例において、熱電対３５を用いて、指定スクリーンセクション又はゾーン２６、２８内の表面温度センサ（又は他の熱抵抗デバイス（ＲＴＤ））を監視することができる。温度調節制御システム３６は、複数の位置（すなわち、種々の加熱ゾーン２６、２８、その他）での入口空気スクリーン表面温度を連続的に監視し、必要に応じて割り当てられたゾーンの抵抗熱トレーシングケーブル３０、３２に通電する。制御システム３６は、プラント管理センターからの制御能力を提供するよう発電プラント制御システム（図示せず）と連動する。代替として、別個に制御される熱トレーシングケーブル装置を個々のゾーン内に設置することができる。従って、抵抗加熱システムは、表面温度を自動又は手動で上昇又は降下させ、様々な形で指定されたゾーン又はこれらのゾーンの細分化された区域において周囲偏位を補正する能力によって温度調整制御される。   Resistive thermal tracing cables 30, 32 (or other suitable resistive heating elements) in each heating zone are powered by redundant power supply 34 and can be automatically controlled by a surface temperature conditioning system. In an exemplary, non-limiting example, a thermocouple 35 can be used to monitor a surface temperature sensor (or other thermal resistance device (RTD)) in a designated screen section or zone 26, 28. The temperature adjustment control system 36 continuously monitors the inlet air screen surface temperature at multiple locations (ie, various heating zones 26, 28, etc.) and assigns resistance thermal tracing for the assigned zones as needed. The cables 30 and 32 are energized. The control system 36 works with a power plant control system (not shown) to provide control capabilities from the plant management center. Alternatively, a separately controlled thermal tracing cable device can be installed in each zone. Thus, the resistance heating system is temperature controlled and controlled by the ability to automatically or manually raise or lower the surface temperature and correct ambient excursions in variously designated zones or subdivided areas of these zones. The

入口エアフィルタ１８及び／又は２０に関して同様の抵抗加熱装置を利用することができ、理解しやすくするために、図２のバードスクリーン及び／又は湿分分離器２４もまた、本明細書で説明される発明を理解する目的で入口フィルタ１８又は２０とみなすことができる点は理解されるであろう。加えて、バードスクリーン及び／又は湿分分離器が実際には粗いフィルタである点で、本明細書で使用される用語「フィルタ」は、フィルタ媒体に付加される抵抗加熱エレメントを備えた、タービン入口フィルタハウスで使用されるエアフィルタ及びバードスクリーン及び／又は湿分分離器の両方を広義に包含する。   Similar resistance heating devices may be utilized with respect to the inlet air filters 18 and / or 20, and for ease of understanding, the bird screen and / or moisture separator 24 of FIG. 2 is also described herein. It will be understood that it can be considered as an inlet filter 18 or 20 for the purpose of understanding the invention. In addition, the term “filter” as used herein is a turbine with a resistive heating element added to the filter media in that the bird screen and / or moisture separator is actually a coarse filter. Broadly includes both air filters and bird screens and / or moisture separators used in inlet filter houses.

例示的な実施形態では、抵抗加熱システムは、例えば、２０〜２２°Ｆから３２°Ｆ超まで入口ハウスでの周囲空気温度を上昇させることができるが、抵抗システムを作動及び非作動にする閾値温度も変化することができる。   In an exemplary embodiment, the resistance heating system can increase the ambient air temperature at the inlet house from, for example, 20-22 ° F. to greater than 32 ° F., but the threshold to activate and deactivate the resistance system. The temperature can also vary.

図３は、第２の例示的で非限定的な実施形態を示す。ここでは、抵抗加熱システム３８は、フィルタハウス４２に対して入口４０の正面又は上流側にある別個の鋼構造体内に配置される。構造体は、要員及び運転上の両方の安全性のためフィルタハウスから電気的に絶縁されるのが好ましい。図示の特定の実施形態では、ヒータパネル４８の２つの水平な列４４、４６が上下に配置され、各列は同様に７つのヒータバンドルから構成される。列の数及び各列におけるヒータバンドルの数は、上述のように必要に応じて変わることができる点は理解されるであろう。   FIG. 3 shows a second exemplary non-limiting embodiment. Here, the resistance heating system 38 is located in a separate steel structure in front of or upstream of the inlet 40 relative to the filter house 42. The structure is preferably electrically isolated from the filter house for both personnel and operational safety. In the particular embodiment shown, two horizontal rows 44, 46 of the heater panel 48 are arranged one above the other, and each row is similarly comprised of seven heater bundles. It will be appreciated that the number of rows and the number of heater bundles in each row can vary as needed as described above.

各ヒータバンドル４８は、ヒータバンドルの後方又は下流側のバードスクリーン及び／又は湿分分離器及びエアフィルタ上の着氷を実質的に排除又は阻止するのに十分な加熱を確保するため、同様にパネル上に所定パターンで配置された１以上の電気抵抗ヒータエレメント５０を含む。或いは、各バンドル４８は、複数の（例えば、９つの）独立して制御されるヒータセットを含むことができ、各々が（例えば、３つの）ヒータエレメント５０から構成される。各ヒータバンドルに対する電力は、電気パネル５６から供給される。例示的な実施形態では、各パネル５６は、高さ４８インチ×幅３６インチ×奥行き１０インチとすることができる。パネルは、−２０〜１２２°Ｆの作動及び保存温度範囲を保証するよう、ＵＬ又はＣＥ規格に適合し「環境制御」する必要がある。   Each heater bundle 48 is similarly configured to ensure sufficient heating to substantially eliminate or prevent icing on the bird screen and / or moisture separator and air filter behind or downstream of the heater bundle. One or more electric resistance heater elements 50 are arranged on the panel in a predetermined pattern. Alternatively, each bundle 48 may include a plurality (eg, nine) independently controlled heater sets, each consisting of (eg, three) heater elements 50. Electric power for each heater bundle is supplied from the electric panel 56. In the exemplary embodiment, each panel 56 may be 48 inches high x 36 inches wide x 10 inches deep. Panels must meet UL or CE standards and be “environmentally controlled” to ensure an operating and storage temperature range of −20 to 122 ° F.

各ヒータバンドルは、独立制御閉ループ温度コントローラを組み込み、燃焼タービン負荷及びフィルタハウスの物理的配置（対称又は非対称的）並びに空気速度プロフィールとは関係なく、圧縮機ベルマウスでの空気温度勾配を所要限度（例えば、±５°Ｆ）内に維持する。   Each heater bundle incorporates an independently controlled closed-loop temperature controller to limit the air temperature gradient at the compressor bell mouth, regardless of the combustion turbine load and filter house physical layout (symmetric or asymmetric) and air velocity profile (E.g., ± 5 ° F).

各ヒータバンドルは、温度センサ（例えば、熱電対、１つが参照符号５２で示される）に同梱されており、それぞれのヒータバンドルの下流側の空気温度を測定する。図３に示すように、１４個のバンドルが、高架の入口フィルタハウスよりも下にある地上レベルに位置するパネル５６を制御するため、導管５４（１４×９の電気回路を内包）を介して電気的に接続される。各ヒータバンドルの例示的な電気定格要件は、２７５ｋＷ、４００Ｖ／３相である。制御パネル５６は、それぞれのヒータバンドル４８及びそのそれぞれの複数の加熱エレメントを制御する個別の温度制御モジュールを含む。制御パネルの厳密な位置は、特定の用途に応じて変わることができる。使用時には、温度センサ５２からの信号は、制御パネル５６に搭載された温度コントローラに送られる。コントローラは、予め指定されたシーケンスで電力をオンオフし、又は各ヒータエレメントセット５０への電源供給電圧を調整して、ヒータバンドルの下流側の出口空気温度を所望の設定点に維持し、空気の絶対湿度が各温度における予め指定された閾値未満であるのを確保するようにする。４〜２０ｍＡの出力信号がコントローラから利用可能であり、これを用いて、全容量率を単位として各ヒータバンドルの加熱速度を表示することができる。   Each heater bundle is bundled with a temperature sensor (for example, a thermocouple, one indicated by reference numeral 52), and measures the air temperature downstream of each heater bundle. As shown in FIG. 3, 14 bundles are connected via conduit 54 (with 14x9 electrical circuitry) to control a panel 56 located at the ground level below the elevated entrance filter house. Electrically connected. An exemplary electrical rating requirement for each heater bundle is 275 kW, 400 V / 3 phase. The control panel 56 includes individual temperature control modules that control each heater bundle 48 and its respective plurality of heating elements. The exact position of the control panel can vary depending on the particular application. In use, a signal from the temperature sensor 52 is sent to a temperature controller mounted on the control panel 56. The controller turns the power on and off in a pre-specified sequence or adjusts the power supply voltage to each heater element set 50 to maintain the outlet air temperature downstream of the heater bundle at a desired set point, Ensure that the absolute humidity is below a pre-specified threshold at each temperature. An output signal of 4-20 mA is available from the controller and can be used to display the heating rate of each heater bundle in units of total capacity.

各加熱エレメント５０はまた、空気流の存在しない状態における加熱エレメントの過熱を防ぐため、温度超過検出及び制御機構に同梱される。   Each heating element 50 is also packaged with an over temperature detection and control mechanism to prevent overheating of the heating element in the absence of airflow.

上述の機能／実施は、最初に説明された図１及び２に示す実施形態にも適用される。また、バードスクリーン及び／又は湿分分離器の上流側に位置するヒータバンドル４８はまた、エアフィルタの上流側（且つバードスクリーン及び／又は湿分分離器の下流側）のフィルタハウス内に位置付けてもよい点は理解されるであろう。このようなシステムは、図４として図示され、ここでは本明細書で説明される抵抗加熱システム５８（図２のシステム又は図３のシステム）がフィルタハウス６２の入口部分６４に隣接して又はその内部に配置される。フィルタハウスの入口部分内には、タービンからの主配管ヘッダが高温の圧縮機空気を配管マニホルドに供給する従来のＩＢＨシステム６６がある。マニホルドは、入口内（又は隣接した）に位置する配管アレイに加熱空気を送り、これにより入口空気を加熱する。この場合、抵抗加熱システムコントローラ６０は、ＩＢＨシステムコントローラ６８と通信してシステムを統合し、要求又は必要に応じて入口加熱機能を分担するようにする。   The functions / implementations described above also apply to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described first. Also, the heater bundle 48 located upstream of the bird screen and / or moisture separator is also positioned in the filter house upstream of the air filter (and downstream of the bird screen and / or moisture separator). The good points will be understood. Such a system is illustrated as FIG. 4 in which the resistive heating system 58 (system of FIG. 2 or system of FIG. 3) described herein is adjacent to or adjacent to the inlet portion 64 of the filter house 62. Arranged inside. Within the inlet portion of the filter house is a conventional IBH system 66 in which the main piping header from the turbine supplies hot compressor air to the piping manifold. The manifold sends heated air to an array of piping located within (or adjacent to) the inlet, thereby heating the inlet air. In this case, the resistance heating system controller 60 communicates with the IBH system controller 68 to integrate the system and share the inlet heating function as required or required.

他の応用もまた実施可能である。例えば、本明細書で説明される抵抗加熱システムは、備えられている場合には、抽気熱噴射システムのゾーン制御に利用することができる。   Other applications can also be implemented. For example, the resistance heating system described herein can be used for zone control of a bleed heat injection system, if provided.

商業上の更なる利点には、既存のプラント制御システムに統合するのに必要な追加のシーケンスに対応するためにプロセスコントローラを付加する必要もなく、システムを設計し操作することができる点で簡単であること、並びに低コストであることが挙げられ、例えば、典型的な入口加熱コイルシステムの設置及び維持コストは、本明細書で説明される例示の抵抗加熱システムに必要とされるよりも遙かに超える、数百万ドルに及ぶ場合がある。加えて、現在使用されているコイルシステムは、フード及びバードスクリーン及び／又は湿分分離器の除去など、フィルタハウスの構造上の修正を必要とする場合が多い。本明細書で説明される抵抗加熱システムは、設置及び操作に必要な停止時間がより短くなる。加えて、本明細書に記載の本発明は、圧力低下が大きく及びターボ性能に悪影響を及ぼすコイルの性能低下の欠点を含まない。最後に、入口加熱コイルシステムの設置のサイクル時間は通常、約４５週間であるのに対し、本明細書で説明される抵抗加熱システムの場合は、設計から動作までの期間をわずか１０週間に短縮することができる。   A further commercial advantage is that the system can be designed and operated without the need for additional process controllers to accommodate the additional sequences required to integrate into existing plant control systems. And low cost, for example, the installation and maintenance cost of a typical inlet heating coil system is much lower than required for the exemplary resistance heating system described herein. It can amount to millions of dollars. In addition, currently used coil systems often require structural modifications to the filter house, such as removal of hoods and bird screens and / or moisture separators. The resistance heating system described herein has shorter downtime required for installation and operation. In addition, the invention described herein does not include the disadvantages of reduced coil performance that have a large pressure drop and adversely affect turbo performance. Finally, the cycle time for installing the inlet heating coil system is typically about 45 weeks, while the resistance heating system described herein reduces the time from design to operation to only 10 weeks. can do.

更に、本明細書で説明される電気加熱システムは、低温気候での使用に限定されない点は理解されるであろう。また、エアフィルタに対する凝結作用につながる可能性がある温暖気候での曇りの除去装置として用いることもできる。   Furthermore, it will be appreciated that the electrical heating system described herein is not limited to use in cold climates. Moreover, it can also be used as a defogging device in a warm climate that may lead to condensation on the air filter.

現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に添付の請求項の技術的思想及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な構成を保護するものであることを理解されたい。   Although the present invention has been described with respect to what is considered to be the most practical and preferred embodiments at the present time, the invention is not limited to the disclosed embodiments, and conversely, the technical spirit of the appended claims It should also be understood that various modifications and equivalent arrangements included within the scope are protected.

１０ フィルタハウス
１２ 空気入口
１４ フィルタセクション
１６ 出口ダクトセクション
１８， ２０ 空気フィルタ又は入口フィルタ
２２ ウェザーフード
２４ 湿分分離器又は（バード）スクリーン
２６，２８ サブセクション又はゾーン
３０，３２ 熱トレーシングケーブル
３４ 電源
３６ 温度調節制御システム
３８ 抵抗加熱システム
４０ 入口
４２ フィルタハウス
４４，４６ ヒータバンドルの水平列
４８ ヒータバンドル
５０ ヒータエレメント
５２ 熱電対
５４ 導管
５６ 電気パネル又は制御パネル
５８ 抵抗加熱システム
６０ 加熱システムコントローラ
６２ フィルタハウス
６４ 入口部分
６６ ＩＢＨシステム
６８ ＩＢＨシステムコントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Filter house 12 Air inlet 14 Filter section 16 Outlet duct section 18, 20 Air filter or inlet filter 22 Weather hood 24 Moisture separator or (bird) screen 26, 28 Subsection or zone 30, 32 Thermal tracing cable 34 Power supply 36 Temperature Control System 38 Resistive Heating System 40 Inlet 42 Filter House 44, 46 Horizontal Bundle of Heater Bundles 48 Heater Bundle 50 Heater Element 52 Thermocouple 54 Conduit 56 Electrical Panel or Control Panel 58 Resistive Heating System 60 Heating System Controller 62 Filter House 64 Inlet portion 66 IBH system 68 IBH system controller

Claims (20)

入口エアフィルタハウス部品及び圧縮機の氷結を生じ易い燃焼タービン用の抵抗加熱システムであって、
実質的に平坦なアレイで配列され、前記タービン入口エアフィルタハウス上に又は隣接して位置付けるように適合された複数のヒータバンドルを含み、
各ヒータバンドルが、１以上の電気抵抗加熱エレメントと、前記複数のヒータバンドルの各々の前記抵抗加熱エレメントを選択的に作動させるコントローラとを備える、抵抗加熱システム。 A resistance heating system for a combustion turbine that is prone to icing of inlet air filter house parts and compressors,
A plurality of heater bundles arranged in a substantially flat array and adapted to be positioned on or adjacent to the turbine inlet air filter house;
A resistance heating system, wherein each heater bundle comprises one or more electrical resistance heating elements and a controller that selectively activates the resistance heating elements of each of the plurality of heater bundles. 前記電気抵抗加熱エレメントが電気熱トレーシングケーブルを含む、請求項１記載の抵抗加熱システム。   The resistance heating system of claim 1, wherein the electrical resistance heating element comprises an electrical heat tracing cable. 前記タービン入口エアフィルタハウス部品が、バードスクリーン、湿分分離器、コアレッサフィルタ、及び空気濾過モジュールを含み、前記複数のヒータバンドルが、前記タービンへの入口エアフィルタハウスの上流側に配置される、請求項１記載の抵抗加熱システム。   The turbine inlet air filter house component includes a bird screen, a moisture separator, a coalescer filter, and an air filtration module, and the plurality of heater bundles are disposed upstream of the inlet air filter house to the turbine. The resistance heating system according to claim 1. 前記ヒータバンドルが、複数のセクションに細分化され、各セクションが、その上に支持される少なくとも１つの電気抵抗加熱エレメントを有し、前記コントローラが、前記電気抵抗加熱エレメントの何れか又は全てを選択的に作動させるように構成されている、請求項１記載の抵抗加熱システム。   The heater bundle is subdivided into a plurality of sections, each section having at least one electrical resistance heating element supported thereon, and the controller selects any or all of the electrical resistance heating elements The resistance heating system of claim 1, wherein the resistance heating system is configured to be actuated automatically. 前記複数のセクションの各々に配置された温度センサを含む、請求項４記載の抵抗加熱システム。   The resistance heating system of claim 4, comprising a temperature sensor disposed in each of the plurality of sections. 前記入口に近接して配置されたＩＢＨシステムと組み合わせた、請求項１記載の抵抗加熱システム。   The resistance heating system of claim 1 in combination with an IBH system located proximate to the inlet. 氷結防止加熱システムを組み込んだタービン入口フィルタハウスであって、
空気入口及び空気出口を有する入り口フィルタハウスと、
バードスクリーン及び／又は湿分分離器と、
前記バードスクリーン及び／又は湿分分離器の下流側にあるエアフィルタと
を備え、前記バードスクリーン及び／又は湿分分離器及び前記エアフィルタの１つが、その表面上に、前記バードスクリーン及び／又は湿分分離器及び前記エアフィルタの１つの表面温度を上昇させるような形状及び構成にされた少なくとも１つの電気抵抗加熱エレメントを備えている、タービン入口フィルタハウス。 A turbine inlet filter house incorporating an anti-icing heating system,
An inlet filter house having an air inlet and an air outlet;
A bird screen and / or a moisture separator;
An air filter downstream of the bird screen and / or moisture separator, one of the bird screen and / or moisture separator and the air filter on the surface of the bird screen and / or A turbine inlet filter house comprising a moisture separator and at least one electrical resistance heating element shaped and configured to increase the surface temperature of one of the air filters. 前記少なくとも１つの電気抵抗加熱エレメントが、電気抵抗熱トレーシングケーブルを含む、請求項７記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 7, wherein the at least one electrical resistance heating element comprises an electrical resistance thermal tracing cable. 前記バードスクリーン及び／又は湿分分離器及び前記エアフィルタの１つが、少なくとも２つのゾーンに分割され、各ゾーンが前記電気抵抗加熱エレメントの１以上を備える、請求項７記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 7, wherein one of the bird screen and / or moisture separator and the air filter is divided into at least two zones, each zone comprising one or more of the electrical resistance heating elements. 前記少なくとも２つのゾーンの各々の表面温度が個別に制御される、請求項８記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 8, wherein the surface temperature of each of the at least two zones is individually controlled. 前記少なくとも２つのゾーンの表面温度を監視するために前記バードスクリーン及び／又は湿分分離器及び前記エアフィルタの１つの上に複数の温度センサを更に備える、請求項１０記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 10, further comprising a plurality of temperature sensors on one of the bird screen and / or moisture separator and the air filter to monitor the surface temperature of the at least two zones. 前記入口に近接して配置されたＩＢＨシステムと組み合わせた、請求項１１記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 11 in combination with an IBH system positioned proximate to the inlet. 前記複数の温度センサが、前記少なくとも２つのゾーンの各々の電気抵抗エレメントを選択的に作動させるよう適合された温度調節制御システムに温度信号を提供する、請求項１１記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 11, wherein the plurality of temperature sensors provide a temperature signal to a temperature regulation control system adapted to selectively actuate an electrical resistance element in each of the at least two zones. 氷結防止システムを組み込んだタービン入口フィルタハウスであって、
入口と出口を有し、前記入口又はその近傍に少なくとも１つのフィルタを支持する入口フィルタハウスと、
前記入口フィルタハウスの上流側に位置するヒータバンドル上に支持された細長の電気抵抗加熱エレメントと、
前記ヒータバンドル上に支持された少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つの温度センサによって求められた前記ヒータバンドルの表面温度に応じて前記電気抵抗加熱エレメントを作動させる制御システムと
を備える、タービン入口フィルタハウス。 A turbine inlet filter house incorporating an anti-icing system,
An inlet filter house having an inlet and an outlet and supporting at least one filter at or near the inlet;
An elongated electrical resistance heating element supported on a heater bundle located upstream of the inlet filter house;
At least one sensor supported on the heater bundle;
A turbine inlet filter house comprising a control system for operating the electrical resistance heating element in response to a surface temperature of the heater bundle determined by the at least one temperature sensor. 前記ヒータバンドルが複数のセクションに細分化され、各セクションが、その上に支持される少なくとも１つの電気抵抗加熱エレメントを有し、前記制御システムが、前記電気抵抗加熱エレメントの何れか又は全てを選択的に作動させるように構成されている、請求項１４記載のタービン入口フィルタハウス。   The heater bundle is subdivided into a plurality of sections, each section having at least one electrical resistance heating element supported thereon, and the control system selects any or all of the electrical resistance heating elements The turbine inlet filter house of claim 14, wherein the turbine inlet filter house is configured to be actuated automatically. 前記少なくとも１つの温度センサが、熱電対又は熱抵抗デバイス（ＲＴＤ）を含む、請求項１４記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 14, wherein the at least one temperature sensor includes a thermocouple or a thermal resistance device (RTD). 前記ヒータバンドルが、実質的に平坦なアレイで複数のバンドルを含む、請求項１４記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 14, wherein the heater bundle includes a plurality of bundles in a substantially flat array. 前記複数のバンドルの各々が、１以上の抵抗加熱エレメントを備える、請求項１７記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 17, wherein each of the plurality of bundles comprises one or more resistive heating elements. 前記複数のバンドル上の抵抗加熱エレメントが、個別に制御される、請求項１５記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 15, wherein resistance heating elements on the plurality of bundles are individually controlled. 前記入口に近接して配置されたＩＢＨシステムと組み合わせた、請求項１９記載のタービン入口フィルタハウス。   The turbine inlet filter house of claim 19 in combination with an IBH system located proximate to the inlet.
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